Seminário stab 2013 industrial - 10. alicerce para produzir açúcar de qualidade - silvanisa...

Alicerses para produzir açúcar

de qualidade.

Autores:

Ing. Silvanisa Rodrigues

Ing. Ana Guerrero

Ing. Carmen PlataVenezuela, Abril 2013

RIF. J-07505170-0

17º Seminário Regional STAB NE 2013

Central Azucarero Portuguesa C.A

Alicerses = Base = Fundamentos = Principios

“Conjunto de procedimentos a realizar, normalmente baseados em leis, estudos

ou pesquisas, os quais garantem a obtenção de um resultado esperado”.

“A clarificação do caldo de cana ou solução de açúcar também segue leis

Físico-Químicas”

Alicerses

Conhecimento das Impurezas

�Substâncias Químicas.Proteínas, Corantes naturais (clorofila,carotenos, polifenóis, gomas, ácidosorgânicos).

� Impurezas DiversasPalha, areia, argila, bagacilho, etc.

Alicerses

Conhecimento do Açúcar e suas Soluções.

�É Termolábil;

�É sensível a mundaças de pH = Sofrehidrólise ácida e alcalina.

�Outras substâncias influenciam em suacristalização (gomas, cinzas, redutores,polímeros, sais)

Alicerses

Principios Básicos da Fabricação do açúcar granulado

V. Secagem

IV. Centrifugação

III. Cozimentos

II. Evaporação

I. Clarificação

“Não reter Cachaça. Tempo Retenção”

“Não reter Caldo. Temperatura”

“Não reter Massa Cozida”

“Agua, Temperatura”

“Não reter Pó. Temperatura.”

Índice

Sistema de Evaporação

Resultados Obtidos

Mudanças Físicas e Químicas

Definição de prioridades

Sistema de avaliação

Central Azucarero Portuguesa C.A.

Agroindústria

Açucareira

Expectati

vas dos

Clientes

Competição do Mercado

Realizaçãode Novas Pesquisas

Sistema de Pesquisa.

Pesquisas Dirigidas a entender e Corrigir Problemas detectados

Cana deteriorada, colhida mecanicamente, entrada de grandes quantidades de impurezas

ao processo. Condições Climáticas

Condições do açúcar Cru de ImportaçãoEstabelecendo Prioridades

Estudo e DiagnósticoCondições do Açúcar Cru

Cor Alta >3000UI

Alto Conteúdo de Amido

>600ppm

FiltrabilidadeDeficiente <60%

Sedimentos Altos >26ppm

Presença deÁcido Aconítico

AçúcarVHP

Prioridade 1Clarificação de Licor

Densidade do Licor

(60-65°Brix)

Temperatura de Dissolução e

Aquecimento do Licor

Contrôle do pH naDissolução e

Tratamento do Licor

Ótima Formação de Flocos em duas

etapas

Floculação primária, precipitação“in loco” do precipitado inorgânico.

Floculação secundária, união de flocosprimários a uma cadeia poímérica muito

comprida.

Problemas Detectados

1Falta de Contrôle na preparação edosagem de Produtos Químicos.

Falta de Contrôle e de verificação das especificações químicas e condições das

embalagens dos produtos químicos adquiridos.

Fugas e Derrames de Produtos pormanipulação inadequada

Capacidade Limitada de Operação emEquipamentos da Refinaría

Estratégias ConcretasOtimização

MudançaFísica

MudançaQuímica

Tanques de Preparação eDosagem de Químicos

Identificação de Recipientes e Embalagens

Preparação Adequada de Polímeros

Polímeros Utilizados

Doses de Químicos de acordo ao processo

Dose estratégicade Enzimas ao processo

de Refinação

Ações Concretas de OtimizaçãoMudanças Físicas

Condicionamiento de Tanques e sistema de PreparaçãoDosagem

Depois

Estandarização do Processo de Preparo de Polímeros

Acompanhamento permanente aos operadores encarregadosda preparação.

Contrôle e verificação das especificações químicas e condicições de embalagem dos produtos químicos adquiridos.

Acompanhamento do armazenamento dos Produtosquímicos, traçabilidade e contrôle do estoque.

Depois

Adequação de Zonas de Armazenamento de Insumos Quimicos.

Antes Depois

- Aquisição de um Tanque pulmão deLicor para garantir a continuidade naalimentação da refinaria.

- Divisão estratégica do fluxo de licor aosclarificadores.

- Garantia da Inocuidade do produtoterminado com a aquisição de umsistema de transporte pneumático deaçúcar.

4Ações Concretas de OtimizaçãoMudanças Físicas

- Substituição do dissolvedor de açúcar

por falta de capacidade e consequente

deficiencia nesta operação (fase final).

- Em projeto: Aquisição de filtros

Gaudfrin para substituir os tipo suchar

para melhorar o processo aproveitando

o final da vida útil dos filtros suchar.

- Eliminação de uma operação unitária

do processo (troca Iônica por colunas

de resina para remover cor).

Antes Depois

4Ações Concretas de OtimizaçãoMudanças Físicas

Ensaios de Laboratório com novos Produtos do Mercado embusca de melhorias do proceso de clarificação com melhor

custo-beneficio.

Novo Produto: Dose: 45ppm

Usado en CAPCA: Dose: 180ppm

A utilização do Novo Produtoresulta uma Economía de

15422.4 $/mes y Melhoras no Processo (Cor e Turbidez) o que

facilita cumprir com os Compromisos de Qualidade do

Açúcar

Ações Concretas de OtimizaçãoMudaças Químicas

Auditorias e correção das Doses de Produtos Químicos na Refinaria

e Ensaio com Novas Doses de acordo com as características

fisicoquímicas do açúcar Cru a Processar

Mito: “Maior quantidade de produtoempregado resulta em melhorasno processamento da materia

prima”

Ações Concretas de OtimizaçãoMudaças Químicas

Optimiçao da Filtrabilidade na Refinaria

- Dosagem de alfa amilase no açúcar crupara redução de amido

- Incremento do pH no processo de dissolução de Açúcar para redução dos

efeitos do Ácido Aconítico.

“Esta substancia aumenta a cor final do açúcar.

Quando entra en contato com a água forma

compostos amorfos parecidos ao bagacilho. Ao

polimerizar o ácido aconítico permite a formação de

flocos ácidos que impedem uma adequada filtração”

Ações Concretas de OtimizaçãoMudaças Químicas Amido, (ppm)

Resultados de COR Obtidos (UI) QuedaCor

74.64%

Resultados de SEDIMENTOS Obtidos (ppm)

BaixosSedimentos

< 9 ppm

Aumento de Filtrabilidade

Compostos responsáveis pela cor na la cana de açúcar : clorofila, antocianinas e flavonoides, além de otros constituintes precursores de cor: compostos fenólicos e derivados dos ácidos benzoico e cinámico.

Controle de pH

Tempos mínimosde Residencia nos

Clarificadores

Controle de Temperatura

Dose de Floculante e Formação de

Flocos

Prioridade 2Clarificação caldo

Resultados ECONôMICOSAlcançados

Ensaios de Clarificação

de caldoCentral Azucarero Portuguesa C.A.®

Consumo Químicos Açúcar Branco Direto

Produto Químico Safra 2010-2011 Safra 2011-2012 Safra 2012-2013*

Polímero Caldo

Polímero Cachaça

Produto Químico Safra 2010-2011 Safra 2011-2012 Safra* 2012-2013

Polímero Caldo ($) 86.428,57 70.714,28 39.285,71

Polímero Cachaça ($) 133.571,43 117.857,14 86.428,57

Cal ($) 862.057,14 806.323,81 780.266,67

Custo Total ($) 1.082.057,14 994.895,24 905.980,95

* Hasta Semana 20

Cálculos realizados para uma safra hipotética de 1.500.000,ooTnC com base nos índices reais de consumos.

Consumo Químicos - Refinaria

* Hasta Semana 20

Producto Químico Safra 2010-2011 Safra 2011-2012 Safra* 2012-2013

Ácido Fosfórico 0.492 Kg/tnAz 0.468 Kg/tnAz 0.454 Kg/tnAz

Cal 0.750Kg/TnAz 0.750 Kg/TnAz 0.750 Kg/TnAz

Polímero Catiónico 0.235 Kg/tnAz 0.163 Kg/tnAz 0.153 Kg/tnAz

Agua Oxigenada 0.439 Kg/tnAz 0.420 Kg/tnAz 0.406 Kg/tnAz

Polímero Licor 0.012 Kg/tnAz 0.008 Kg/tnAz 0.012 Kg/tnAz

Hidrossulfito de Sodio 0.040 Kg/tnAz 0.000 Kg/TnAz 0.000 Kg/TnAz

Sal Industrial 1.790 Kg/tnAz 0.000 Kg/TnAz 0.000 Kg/TnAz

Soda em Escamas 0.05 Kg/tnAz 0.000 Kg/TnAz 0.000 Kg/TnAz

Soda Ash 0.002 Kg/TnAz 0.000 Kg/TnAz 0.000 Kg/TnAz

Terra Infusoria 0.446 Kg/TnAz 0.402 Kg/TnAz 0.404 Kg/TnAz

* Hasta Semana 20

Ácido Fosfórico ($) 93.043,61 98.794,72 63.071,92

Cal ($) 51.569,20 57.564,77 37.967,04

Polímero Catiónico ($) 108.575,79 84.065,76 51.704,12

Agua Oxigenada ($) 54.684,24 58.400,07 37.050,62

Polímero Licor ($) 8.221,32 6.674,29 6.052,82

Hidrossulfito de Sodio ($) 11.441,90 0 0

Sal Industrial ($) 40.540,40 0 0

Soda en Escamas ($) 5.945,17 0 0

Soda Ash ($) 172,13 0 0

Terra Infusoria ($) 98.991,04 99.598,67 66.017,46

Resina ($) 96.574,00 0 0

Custo Total ($) 569.758,80 405.098,28 261.863,98

Custo Total

Producto Químico Ano 2010 Ano 2011 Ano 2012

Total ($) 2.175.871,18 1.787.664,95 1.522.878,26

Economía ($) N/A(2010-2011)

388.206,23

(2010-2012)

652.992,92

Este estudo não contempla gastos com mantenutençao, gasto energético e impacto ambiental.

Cru ($) 1.082.057,14 994.895,24 905.980,95

Refinaria ($) 473.184,80 405.098,28 261.863,98

Resinas ($) 96.574,00 N/A N/A

Total ($) 1.651.815,94 1.399.993,52 1.167.844,93

* Hasta Semana 20

Evaluación Global de Resultados

Materiais de ótima

Qualidade

Sistema de Clarificação

Procesos Siguientes

Etapa do proceso pós clarificaçãodo caldo na evaporação

Diagnóstico preliminar do Sistema de

Evaporação medindo:

-Brix, Pureza e Cor.

Rotinas Diárias de Análisesem Laboratório:

- Curvas de Brix.

- Quedas de Pureza.

- Comportamento da Cor.

Análises dos Resultados

encontrados nasprovas

realizadas.

Establecimiento de Metodologías para acondicionamiento de equipos y Combinaciones

necesarias para eficiencia de Evaporación.

Diagnóstico Sistema Evaporação

°Brix 13-14

T 115-130°C

°Brix 37 °Brix 50 °Brix 65°Brix 25

T 90-100°C

T <90 °C T 60-65 °C

P 18-20 PSIG

P 8 PSIG P 0-5 PSIG P 24-25 PHg

- Curva de Brix (13-65° Brix)

- Cor (<20.000 UI)

- Pureza (>82%)

• Ausência de Registros das Variáveis do processo (Brix, pureza e cor).1

Avaliação inicial

°Brix 13-14

T 115-130°C

T 90-100°C T <90 °C T 60-65 °C

P 18-20 PSIG

• Alto brix no xarope com presença de cristais de açúcar .2

- Cristalização Espontânea

- Tamponamento Tubos

- Deficiencia na Operação Vácuos

- Baixo Crescimento Cristais

Avaliação inicial

• Elevados tempos de retenção nos equipamentos.3

-Não regular áreas nomomento de paradas oubaixo fluxo.

-Não está estabelecida acombinação eficiente eefetiva das áreas deevaporação.

Avaliação inicial

• Limpeza de Equipamentos de Evaporação.

°Brix 13-14

T 115-130°C

T 90-100°C T <90 °C T 60-65 °C

P 18-20 PSIG

- Limpeza Química

18%<NaOH>20%

- Limpeza Mecânica

PH2O: 12.000psig

Padrões de apoio

• Comunicação.2

1. Ausência Coordenação naEvaporação (vácuos em limpeza ealto nível de xarope).

2. Tomada de Decisões que impedemmanter un processo continuo e estável.

Padrões de apoio

• Medições e automação.

É imprescindível medir:

1. Temperatura (115-130°C).

2. Pressão de Escape (18-20 PSIG).

3. Pressão de Vazío (24-25 PHg).

4. Nível Ótico Caldo na Calandra (33%).

5. Medidores de Brix.

Padrões de apoio

“No se pode controlar o que não se mede”

Rotinas de Análises

Curvas de Brix

Quedas de Pureza

Incremento de Cor

Resultados práticos iniciais

Teoría Vs Realidade

Curvas de Brix

Quedas de Pureza

Incremento de Cor

Curvas de Brix

Quedas de Pureza

Incremento de Cor

EscurecimentoEnzimático

EscurecimentoNão Enzimático

EscurecimientoNão Enzimático

EscurecimentoEnzimático

1. Reações entre Aminoácidos e AçúcaresRedutores (Melanoidina e reaçãoMaillard).

2. Reações Degradação e CondensaciónTérmica (Caramelos).

3. Reacciones alcalinas Degradación Azúcar.

Reação oxidativa de CompostosPolifenólicos (Enzimas �� Catalizadores).

Análises de Resultados Obtidos

pHPureza

Análises de Resultados Obtidos

Antes Depois

Ações de estudo e ejecução

Metodologías para acondicionamiento de

equipos

Proposta de ajuste de áreas para uma melhor

operação

Manual de Limpeza química e

mecânica.

Para una moenda de 301.58tnC/h a combinação

proposta:

tnCaña / h Combinação de Equipos

Molino A Pre-evaporadores Efecto 1 Efecto 2 Efecto 3

301.58P4-P3= 63.000P4-P1= 67.000P4-P2= 67.000

A1-B1= 28.140A1-D1= 28.000C1-D1= 29.500

A2-B2= 24.940A2-D2= 24.800C2-D2= 26.811

A3-B3= 19.000A3-D3= 22.000C3-D3= 16.806

Obrigada!

Venezuela; Abril 2013

RIF. J-07505170-0

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qualidade.

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Autores:

Ing. Silvanisa Rodrigues

Ing. Ana Guerrero

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